巴州鋼鐵釩鈦球團礦的生產(chǎn)實踐

曹志云 李小龍 李福強

摘要：酒鋼選燒廠球團豎爐在 2016 年根據(jù)高爐對含鈦爐料的需要，先后組織四次釩鈦球團礦的生產(chǎn)，滿足了高 爐的需要同時也降低了球團礦原料成本和拓寬了原料種類。主要對生產(chǎn)實踐過程進行總結(jié)，包括相關(guān)機理及數(shù)據(jù) 分析，為后續(xù)再次生產(chǎn)釩鈦球團礦進行技術(shù)準備。

關(guān)鍵詞：球團豎爐;釩鈦球團;釩鈦精礦

1 引言

高爐中的 TiO2在高溫區(qū)可同碳和氮發(fā)生還原 反應(yīng)生成TiC和TiN的目的，溶于鐵水中的TiC和TiN，使鐵水黏度增加，流動性降低，鐵水中的TiC和TiN可以固溶體的形式結(jié)晶析出在爐體腐蝕處，形 成起保護作用的沉淀層，從而達到保護高爐的效果。通常使用的釩鈦塊礦作為高爐個性化護爐的原料，但其價格高、冶金性能差，采購量少;而釩鈦燒結(jié)礦可以使用釩鈦精礦但鈦含量低，滿足不了高爐護爐的需要。將廉價的釩鈦磁鐵精礦用于球團生產(chǎn)可以同時得到以下益處：⑴可以使鈦含量達到5%～10% 滿足高爐護爐的需要;⑵酒鋼周邊釩鈦磁鐵礦價格較周邊磁鐵精礦低30%，球團礦配加釩鈦磁鐵礦能有效降低球團礦成本;⑶在使用上可以做到有針對性，在需要護爐的高爐上配加，可使其他的高爐不受影響。因此對釩鈦磁鐵礦作為球團原料用于球團生產(chǎn)的研究具有重要的意義。

2 原料條件及配礦結(jié)構(gòu)

在影響礦粉成球性能的因素中，原料粒度對成 球性影響很大，合適的粒度，大顆粒、中顆粒之間嵌入小顆粒，這樣排列緊密，堆積起來的孔隙率低，顆粒間距小，有利于毛細力和黏滯力的增加，有利于降低膨潤土的使用配比，一般適宜的造球綜合礦粒度要求為-200目粒度≥70%。由表1可以看出鈦精礦B、C鈦含量分別為22.55%、23.8%，-200目粒度為30.4%、32.75%，粒度較粗，釩鈦磁鐵礦精礦粉具有粒度比較粗，比表面積小，含鐵品位比較低等性質(zhì)，這些都會造成礦粉顆粒表面親水性差，致使造球比較困難，不能單獨用于球團生產(chǎn)，實際生產(chǎn)中通過與礦A進行按比例混合成綜合精礦進行造球。以上三種精礦均為磁鐵精礦，磁鐵礦氧化成赤鐵礦時伴隨結(jié)構(gòu)的變化，由等軸晶系轉(zhuǎn)為六方晶系，該過程有利于在相鄰的顆粒之間形成晶鍵，成品冶金性能較 好，且該過程是放熱反應(yīng)，放出的熱能計劃相當于焙燒球團礦總熱的一半，可以節(jié)約能源;但如果磁鐵礦不能在低溫區(qū)充分氧化，中心有剩余的磁鐵礦，在高溫區(qū)磁鐵礦與脈石SiO2反應(yīng)，生產(chǎn)低熔點化合物而出現(xiàn)液相，在冷卻階段產(chǎn)生收縮出現(xiàn)同心裂紋，導(dǎo)致球團礦強度降低。

3 工藝流程及熱工參數(shù)控制

3.1 工藝流程

利用礦B、礦C高鈦粗礦粉，首先要經(jīng)過與礦A按一定比例混勻，然后配加合適比例的膨潤土作為黏結(jié)劑經(jīng)過潤磨，造球盤進入球團豎爐。工藝流程見圖1。圖1工藝生產(chǎn)流程

3.2 生球質(zhì)量控制以礦A作主料，以釩鈦精礦作配料，其膨潤土 配比對生球質(zhì)量的影響如表2所示。由表2可以看出對生球落下強度影響比較明顯的是綜精粒度，礦B、礦C成球性質(zhì)接近，以礦A作主料與釩鈦精礦B、C按50%、45%、30%進行配比生產(chǎn)，生球落下強度隨綜精粒度的提高落下強度增加。

根據(jù)豎爐球團生產(chǎn)操作規(guī)程要求落下強度大于4.5次/個，但由于高爐對釩鈦球團中鈦含量的要求，實際生產(chǎn)中控制釩鈦精礦B、C進行按45%、30%兩種配比，進行生產(chǎn)調(diào)控。

3.3 生球熱工參數(shù)控制生球在焙燒前需要干燥脫水，以避免焙燒時發(fā)生破裂，所以應(yīng)該嚴禁濕球入爐。表面汽化和熱內(nèi)部擴散是濕球干燥過程的兩個熱過程。在整個干燥過程中兩個熱過程在不同階段表現(xiàn)不同且同時進行，水分干燥的速度隨著水分降低而降低。生球在干燥過程中體積產(chǎn)生收縮，由于物料特性和干燥制度的不同，生球表面和中心會產(chǎn)生濕度差，生球的表面濕度小則收縮比較大，生球中心的濕度大則收縮 比較小，這種不均勻收縮會產(chǎn)生熱應(yīng)力，生球干燥過程一般是表面收縮大于平均收縮率，生球表面受到拉力和剪切力的影響，一旦生球表層的拉應(yīng)力和剪切應(yīng)力超過生球表層的極限抗拉強度和抗剪切強 度，生球便發(fā)生破裂。豎爐生產(chǎn)中由于生球干燥過程中爆裂，導(dǎo)致爐內(nèi)透氣性變差，表現(xiàn)為冷卻風(fēng)量降低，由表3可以看出釩鈦球45%-B、釩鈦球30%-B較釩鈦球45%-C、釩鈦球30%-C干燥過程需要的溫度高，且爆裂嚴重。

釩鈦球45%-B、釩鈦球30%-B較釩鈦球45%-C、釩鈦球30%-C焙燒溫度高、產(chǎn)量較低且成品抗壓強度低，表明釩鈦球45%-B、釩鈦球30%-B焙燒性能較差，焙燒時間長，固結(jié)能力差抗壓強度低。釩鈦球與礦A非釩鈦球相比抗壓強度明顯較低，產(chǎn)量低，主要原因是由于鈦鍵接需要的溫度較鐵高，而球團礦的抗壓強度主要是有顆粒之間產(chǎn)生的晶鍵鍵接固結(jié)后產(chǎn)生。

4 結(jié)語

⑴爐內(nèi)粉末量多時，會造成工序能耗上升，易發(fā)生生產(chǎn)性滑料事故，且影響帶冷機冷卻效果。釩鈦球45%-B、釩鈦球30%-B生產(chǎn)中應(yīng)降低產(chǎn)量，降低烘干溫度，減少爆裂量，提高冷卻風(fēng)量。由于釩鈦球團礦固結(jié)效果差，生產(chǎn)釩鈦球團礦燃燒室溫度控制要較普通球團礦提高，冷卻風(fēng)量降低，增加焙燒時間。釩鈦礦粒度粗成球性能差，為保證生球質(zhì)量將釩鈦精礦配比降至30%以下，膨潤土添加比例適當提高。

⑵球團豎爐生產(chǎn)釩鈦球團礦，經(jīng)過實際生產(chǎn)過程的熱工參數(shù)調(diào)整，基本滿足了高爐的需求，但球團礦成品質(zhì)量有所下降，結(jié)塊增多，抗壓強度下降，粉末增多。下一步將圍繞提高球團礦質(zhì)量和提高鈦含量進行科技攻關(guān)工作。

⑶2016年期間累計生產(chǎn)釩鈦球團礦達5萬t，不僅生產(chǎn)出了合格的釩鈦球團礦，為公司高爐護爐提供了更好的原料，有效降低了原料價格，同時，也為我們工藝生產(chǎn)積累了更多的經(jīng)驗。